Фамилия Сухтерев образована от прозвища, в основе которого почти наверняка лежит слово «сухтырь». В русских говорах так называли сухопарого, худощавого человека, либо, в переносном смысле, неприветливого, «сухого» в общении. Слово это сложилось из корня «сух-» и суффикса «-тырь», который в диалектах придавал слову оттенок пренебрежения или устойчивого свойства. Человек Сухтырь — это не просто худой, а именно заметно сухой, жилистый, возможно, угрюмый.

Модель образования фамилии — притяжательное прилагательное с суффиксом «-ев»: Сухтырь → Сухтырев. Со временем в разговорной речи или при записи в документах «ы» могло перейти в «е» (явление, известное для ряда русских фамилий), и закрепился вариант Сухтерев. Встречается также написание Сухтырев, но оно гораздо реже.

В отличие от более частых фамилий на «-ов» (Сухов, Суханов), суффикс «-тырь» — редкая основа. Это сразу указывает на то, что фамилия не книжного, а чисто народного, прозвищного происхождения. Носитель фамилии, скорее всего, был человеком из крестьянской или посадской среды, которого окружающие запомнили по худобе или нелюдимости.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, где диалектное слово «сухтырь» фиксировалось этнографами. Встречается она нечасто, что говорит о локальном бытовании исходного прозвища. В дворянских родословных книгах Сухтеревы не значатся, что подтверждает её простонародный корень.